CN103390771B - 一种电池电解液调配系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电池电解液调配系统，包括主罐体、用于输送电解液的输送管道，所述输送管道上连接有动力输送装置以及散热装置，所述输送管道的两端分别与所述主罐体连接，所述主罐体、动力输送装置以及散热装置通过所述输送管道连接构成一个闭合的循环系统，本发明利用动力输送装置驱动理盐与溶剂的混合物在输送管道内循环流动并完成溶解，既避免了在主罐体上设置搅拌机带来的密封设计难题，提高了主罐体的密封性能，又简化了罐体设计，有利于减少设备成本；所述散热装置的换热面积可以根据实际需要进行灵活的设置，从而解决了传统的制冷夹套的换热面积局限于主罐体的外壁面积的问题，可以加快制冷效率，缩短调配时间，提高调配效率。
Description
技术领域
本发明涉及电池电解液生产技术领域，尤其涉及一种电池电解液调配系统。
背景技术
锂离子电池具有体积小、储存电量大、便于携带等优点，近几年来取得了快速的发展，电池电解液是该类电池的重要组成部分之一，在生产的过程中，需要将六氟磷酸锂等锂盐以及其它的添加剂加入相应的溶剂中并使之充分溶解，混合均匀之后经过滤等步骤制得合格的电池电解液。
由于电解液对水分极为敏感，进入电解液的水分会对电解液的品质造成严重的影响，甚至导致电解液无法使用，因此，在混合溶解的过程中，必须保证混合溶解设备具有良好的密封性能，严禁空气的进入；另外由于六氟磷酸锂等锂盐在溶解的过程中会释放处大量的热量，这些热量能够使得电解液的温度上升，导致引发六氟磷酸锂等锂盐自身的分解，因此，在电池电解液的溶解调配过程中，必须快速的将热量散发出去，保证六氟磷酸锂等锂盐在溶解调配的过程中的温度的相对稳定。
现有的电池电解液调配系统采用一个罐体进行六氟磷酸锂等锂盐在溶解调配，并在罐体的上方设置一个搅拌机用于搅拌添加入罐体内的原料促使其溶解，为了防止溶解过程中的温度升高，需要利用包覆于罐体表面的制冷夹套进对罐体进行降温，利用制冷夹套内流通的冷冻液将溶解过程中产生的热量带走，保证罐体内的电解液的温度保持在指定的范围内。
上述现有的电池电解液调配系统由于采用搅拌机进行搅拌溶解，增加了对罐体进行的密封难度，在搅拌溶解的过程中空气容易进行罐体液化成水分，从而影响制得的电池电解液的质量；另外采用在罐体外表面增设制冷夹套的降温方式，由于罐体的体积有限，因此，制冷夹套的散热面积局限于罐体的表面积，导致换热面积有限，换热效率低下，溶解调配所需时间长，更为严重的是一旦由于散热不及时而导致罐体内的电解液的温度快速上升，将导致六氟磷酸锂等锂盐自身的分解，最终导致电解液的酸度偏高，严重影响电解液的品质，而且现有的电池电解液调配系统结构复杂，对搅拌部件等的动平衡的要求高，成本高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种散热效率高且密封效果好、并能降低生产成本的电池电解液调配系统。
本发明是通过以下技术方案来实现的。
一种电池电解液调配系统，包括一主罐体，还包括用于输送电解液的输送管道，所述输送管道上连接有动力输送装置以及散热装置，所述输送管道的两端分别与所述主罐体连接，所述主罐体、动力输送装置以及散热装置通过所述输送管道连接构成一个闭合的循环系统。
其中，所述散热装置包括多个，所述多个散热装置依次串联于所述输送管道或者多个散热装置并联之后连接于所述输送管道。
其中，所述主罐体的出口设置于主罐体的底部，所述主罐体内部设置有筛板，所述筛板设置于所述出口的上方。
优选的，所述筛板的筛孔直径为0.5～10mm，相邻两个筛孔的边缘距离为1～5mm。
其中，还包括过滤器，所述过滤器的一端通过管道与所述出口连接，所述过滤器的另一端通过管道连接至电池电解液灌装出口。
进一步的，所述输送管道还连接有过滤装置，所述过滤装置设置于所述出口与动力输送装置的进料口之间。
其中，所述散热装置包括壳体以及设置于壳体内部的内管道，所述内管道的两端分别与输送管道连接，所述壳体内填充有冷冻液。
其中，所述冷冻液为乙二醇-水混合液、甘油-水混合液、盐水、冰水中的任意一种或两种以上的混合液。
优选的，所述冷冻液的温度为-15℃～15℃。
其中，所述动力输送装置为磁力泵或者蠕动泵。
进一步的，所述输送管道还连接有电导率检测仪、粘度监测仪、流速检测仪、密度监测仪、压力表、防爆装置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明的电池电解液调配系统改变了传统的利用搅拌机进行搅拌溶解的方式，在主罐体上省却了搅拌机的设置，一方面避免了将搅拌机等活动部件设置于主罐体上带来的密封设计难题，提高了主罐体的密封性能，更有效的防止在溶解的过程中空气进入主罐体，有利于保证制得的电池电解液的质量；另一方面简化了罐体设计，避免了搅拌部件要求达到的动态平衡等设计难题，有利于减少设备成本；本发明利用动力输送装置驱动理盐与溶剂的混合物在输送管道内循环流动并完成溶解操作，有利于通过对动力输送装置的功率进行调整进而调整溶解速率。
（2）本发明的电池电解液调配系统改变了传统的利用制冷夹套对溶解过程中的电解液进行散热降温的方式，采用在主罐体外部的输送管道上连接散热装置的降温方式，所述散热装置的换热面积可以扩展或调整，根据实际需要进行灵活的设置，从而解决了传统的制冷夹套的换热面积局限于主罐体的外壁面积的问题，本发明可以通过扩展散热装置的换热面积来加快制冷效率，缩短电池电解液的溶解调配时间，提高调配效率。
（3）本发明的主罐体、散热装置、动力输送装置等设备相互之间相对独立，有利于方便的对设备进行检修。
附图说明
图1为本发明的实施例1的结构示意图。
图2为本发明的实施例2的结构示意图。
附图标记包括：
1—主罐体；11—出口；12—加料口；13—连接口；2—输送管道；3—动力输送装置；4—散热装置；41—内管道；42—冷冻液；5—筛板；6—过滤器；7—仪表器械；8—过滤装置；S—阀门。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细的描述。
实施例1。
参见图1，一种电池电解液调配系统，包括一主罐体1，还包括用于输送电解液的输送管道2，所述输送管道2上连接有动力输送装置3以及散热装置4，所述输送管道2的两端分别与所述主罐体1连接，所述主罐体1、动力输送装置3以及散热装置4通过所述输送管道2连接构成一个闭合的循环系统。
具体的，本发明的电池电解液调配系统在使用的过程中，首先将锂盐、溶剂以及相应的添加剂加入主罐体1，在动力输送装置3的驱动下使得主罐体1内的混合物料在输送管道2内循环流动，并在循环流动的过程中溶解混合成电池电解液，电池电解液在循环流动的过程中经过散热装置4，通过散热装置4对电池电解液进行换热制冷降温，保证电池电解液的温度在溶解过程中保持在指定的范围内，防止因温度过高而引起的六氟磷酸锂等锂盐自身分解的现象，经过散热装置4进行换热制冷降温后的电池电解液通过输送管道2回流至主罐体1，完成一个循环过程，经过若干个循环过程之后，主罐体1内的锂盐完全溶解即可制得合格的电池电解液。
本发明改变了传统的利用搅拌机进行搅拌溶解的方式，在主罐体1上省却了搅拌机的设置，利用动力输送装置3驱动理盐与溶剂的混合物在输送管道2内循环流动并完成溶解混合过程，一方面避免了将搅拌机等活动部件设置于主罐体1上带来的密封设计难题，本发明的主罐体1仅仅在罐体上面设置一个或者多个理盐、溶剂、添加剂、保护气等加料口12以及气压表、安全阀、观察孔等连接口13，加料口12和连接口13均可以在完成加料后进行密封或者通过气压表等相关设备进行密封，保证了本发明的主罐体1的具有良好的密封性能，更有效的防止在溶解的过程中空气进入主罐体1，有利于保证制得的电池电解液的质量；另一方面简化了罐体设计，避免了搅拌部件要求达到的动态平衡等设计难题，有利于减少设备成本。
本发明的电池电解液调配系统改变了传统的利用制冷夹套对溶解过程中的电解液进行散热降温的方式，采用在主罐体1外部的输送管道2上连接散热装置4的降温方式，所述散热装置4的换热面积可以扩展或调整，所述散热装置4包括多个，所述多个散热装置4依次串联于所述输送管道2或者多个散热装置4并联之后连接于所述输送管道2，所述散热装置4的数量可以根据实际需要进行灵活的设置，从而解决了传统的制冷夹套的换热面积局限于主罐体1的外壁面积的问题，本发明可以通过扩展散热装置4的换热面积来加快制冷效率，缩短电池电解液的溶解调配时间，提高调配效率。
本发明利用动力输送装置3驱动理盐与溶剂的混合物在输送管道2内循环流动并完成溶解操作，有利于通过对动力输送装置3的功率进行调整进而调整电池电解液在输送管道2内的流动速率，以实现快速溶解，经过试验，以制备5000kg电池电解液为例，所述动力输送装置3的功率限定在5～15kw的范围内，既能够实现电池电解液的快速溶解，提高生产效率，又能够达到节省能源的目的。
本发明的主罐体1、散热装置4、动力输送装置3等设备相互之间相对独立，有利于方便的对设备进行检修或者更换。
其中，所述主罐体1的出口11设置于主罐体1的底部，一方面即使在主罐体1内的电池电解液较少的情况下，也可以完成循环溶解操作，另一方面能够防止动力输送装置3因空转而造成对设备的损害。所述主罐体1内部设置有筛板5，所述筛板5设置于所述出口11的上方，所述筛板5用于过滤体积较大的尚未溶解的锂盐，防止尚未溶解的锂盐大量进入输送管道2而造成输送管路的堵塞。
优选的，所述筛板5的筛孔直径为0.5～10mm，所述筛板5一方面需要阻止大部分的尚未溶解的锂盐进入输送管道2，防止引起输送管道2的堵塞，另一方面又不能给电池电解液的循环流动带来过大的阻力，因此，筛板5的筛孔的孔径的选择十分关键，经过无数次的试验，本发明的筛板5的筛孔直径优选为0.5～10mm，相邻两个筛孔的边缘距离为1～5mm，更进一步优选的，所述筛板5的筛孔直径优选为2～5mm。
其中，还包括过滤器6，所述过滤器6的一端通过管道与所述出口11连接，所述过滤器6的另一端通过管道连接至电池电解液灌装出口，锂盐完全溶解之后获得的电池电解液经过过滤器6的进一步过滤操作之后经管道连接至电池电解液灌装出口，完成本发明的电池电解液调配操作。
其中，本发明的输送管道2上面可以根据实际的需要设置若干阀门S对电池电解液在输送管道2内的流向进行调整控制，在进行混合溶解的过程中，通向过滤器6的阀门关闭，通向动力输送装置3的阀门打开，保证电池电解也在闭合循环系统中循环流动完成溶解混合过程，当完成混合溶解操作，六氟磷酸锂等锂盐完全溶解与溶剂中时，关闭通向动力输送装置3的阀门，打开通向过滤器6的阀门，制得的合格的电池电解液通过管道流向电池电解液灌装出口。
其中，所述散热装置4包括壳体以及设置于壳体内部的内管道41，所述内管道41的两端分别与输送管道2连接，所述壳体内填充有冷冻液42，优选的，所述内管道41设计为螺旋状，可以达到提高流经其中的电池电解液与设置于内管道41外部的冷冻液42的接触面积，电池电解液产生的热量经过内管道41传递至冷冻液42，完成换热过程，进一步提高换热效率，所述内管道41也可以设计为其它形状，而不仅仅限定为螺旋状，任何形状的内管道41均可以实现本发明的换热目的。
其中，所述冷冻液42为乙二醇-水混合液、甘油-水混合液、盐水、冰水中的任意一种或两种以上的混合液，本发明的散热装置4的冷冻液42可以进行选择灵活，而不仅仅限于上述几种冷冻液42，上述优选的冷冻液42可以达到良好的换热效果，而且成本低。
优选的，所述冷冻液42的温度为-15℃～15℃，在利用本发明的电池电解液的调配系统进行电池电解液的调配过程中，电池电解液的温度需要保持在相对稳定的范围内，如果温度过低一方面将会导致锂盐等物料的溶解速度变慢，严重时甚至会导致锂盐等物料完全无法溶解，加入物料的部分溶剂例如高熔点的EC等发生偏析现象，另一方面会导致电池电解液的浓度上升，增大电池电解液在输送管道2内的流动阻力，增大动力输送装置3的能耗；电池电解液的温度过高会导致六氟磷酸锂等锂盐发生自身的分解现象，导致制得的电池电解液的酸度偏高，严重影响电池电解液的品质，经过无数次的试验，本发明优选的冷冻液42的温度为-15℃～15℃，进一步优选的，将温度范围限定为-5℃～5℃，可以将电池电解液的温度限定在合理的温度范围内，制得品质优良的电池电解液。
其中，所述动力输送装置3为磁力泵或者蠕动泵，本发明的动力输送装置3的作用在于驱动电池电解液在输送管道2内流动并完成锂盐与溶剂、添加剂等的溶解混合，因此动力输送装置3可选择任何具有泵送功能的输送泵而不限于本发明列举的输送泵；由于电池电解液为易燃液体，因此，本发明的动力输送装置3优选为具有防爆功能的泵体。
进一步的，所述输送管道2还连接有电导率检测仪、粘度监测仪、流速检测仪、密度监测仪、压力表、防爆装置等仪表器械7，用于对调配过程中的电池电解液的各项指标进行动态监测，实时掌控调配过程中的参数变化，并根据监测到的参数对调配过程进行调整，有利于提高制得的电池电解液的品质。
本发明的主罐体1、输送管道2、动力输送装置3以及散热装置4均采用具有较高耐腐蚀性的材料，或者对内壁内衬有耐腐蚀材质。如散热装置4、主罐体1以及输送管道2均可采用316L不锈钢等耐腐蚀性高的材质制备，或者所述主罐体1以及输送管道2的内部设置有由聚四氟乙烯制得的内衬。
实施例2。
参见图2，本实施例与实施例1的区别在于：所述输送管道2还连接有过滤装置8，所述过滤装置8设置于所述出口11与动力输送装置3的进料口之间，通过过滤装置8将已经进入输送管道2的尚未溶解的、体积较大的锂盐等物料截留，防止因其进入动力输送装置3而对动力输送装置3造成损害。
本实施例中未解释的技术特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (7)
1.一种电池电解液调配系统，包括一主罐体，其特征在于，还包括用于输送电解液的输送管道，所述输送管道上连接有动力输送装置以及散热装置，所述输送管道的两端分别与所述主罐体连接，所述主罐体、动力输送装置以及散热装置通过所述输送管道连接构成一个闭合的循环系统；所述主罐体的出口设置于主罐体的底部，所述主罐体内部设置有筛板，所述筛板设置于所述出口的上方；所述筛板的筛孔直径为0.5~10mm，相邻两个筛孔的边缘距离为1~5mm；所述散热装置包括壳体以及设置于壳体内部的内管道，所述内管道的两端分别与输送管道连接，所述壳体内填充有冷冻液。
2.根据权利要求1所述的电池电解液调配系统，其特征在于，所述散热装置包括多个，所述多个散热装置依次串联于所述输送管道或者多个散热装置并联之后连接于所述输送管道。
3.根据权利要求1所述的电池电解液调配系统，其特征在于，所述输送管道还连接有过滤装置，所述过滤装置设置于所述出口与动力输送装置的进料口之间。
4.根据权利要求1所述的电池电解液调配系统，其特征在于，所述冷冻液为乙二醇-水混合液、甘油-水混合液、盐水、冰水中的任意一种或两种以上的混合液。
5.根据权利要求1所述的电池电解液调配系统，其特征在于，所述冷冻液的温度为-15℃~15℃。
6.根据权利要求1所述的电池电解液调配系统，其特征在于，所述动力输送装置为磁力泵或者蠕动泵。
7.根据权利要求1~6任意一项所述的电池电解液调配系统，其特征在于，所述输送管道还连接有电导率检测仪、粘度监测仪、流速检测仪、密度监测仪、压力表、防爆装置。
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